Импульсный стабилизатор постоянного напряжения

 

Изобретение относи -ся к вторичным источникам питания радиоаппаратуры . Целью изобретения является повьшение КПД, надежности и расширение функциональных возможностей импульс ,. ного стабилизатора постоянного напряжения . Стабилизатор подключается не|Посредственно к клеммам 1 и 2 вторичной обмотки трансформатора преобразователя и не требует включения входного фильтра, что позволяет уменьшить габариты и увеличить КПД устройства. Исключаются опасные перенапряжения на силовом транзисторе 6 и снимается динамическая мощность при его закрытии , что повышает надежность работы. Управление силовым транзистором 6 через импульсный трансофрматор 8, Roторьй питается через коммутирующий транзистор 13, позволяет также повысить КПД. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 1511 4 6 05 F 1/56

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н А BTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3902081/24-07 (22) 29. 05. 85 (46) 30.11.86. Бюл ° №- 44 (72) В,И. Барабаш (53) 621.316.722.1(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР "

¹ 900273, кл. G 05 F 1/56, 1983.

Патент ФРГ ¹ 2608167, кл. Н 02 P 13/22, 1979. (54) ИМПУЛЬСНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к вторичным источникам питания радиоаппаратуры. Целью изобретения является повышение КПД, надежности и расширение функциональных возможностей импульсного стабилизатора постоянного напряжения ° Стабилизатор подключается не;посредственно к клеммам 1 и 2 вторичной обмотки трансформатора преобразователя и не требует включения входного фильтра, что позволяет уменьшить габариты и увеличить КПД устройства.

Исключаются опасные перенапряжения на силовом транзисторе 6 и снимается динамическая мощность при его закрытии, что повышает надежность работы.

Управление силовым транзистором 6 через импульсный трансофрматор 8, который питается через коммутирующий транзистор 13, позволяет также повысить КПД, 2 ил.

1 12

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в многоканальных источниках электропитания с бестрансформаторным входом.

Цель изобретения — повышение КПД, надежности и расширение функциональных возможностей.

На фиг.1 приведена схема импульсного стабилизатора при питании от однотактного преобразователя напряжения; на фиг.2 — эпюры напряжения и токов.

73898

10 единены с входным выводом 1 импульсного стабилизатора напряжения.

Входные выводы 1 и 2 подключаются к вторичной обмотке выходного трансофрматора однотактного преобразователя.

При построении импульсного стабилизатора напряжения с высоким выходным напряжением вводится дополнительHblH входной вывод 29, соединенный с диодом 27,,резисторами 21 и 28 и подключенный к отводу вторичной об15

Импульсный стабилизатор постоянного напряжения содержит входные выводы 1 и 2 для подключения источника импульсного напряжения, соединенные с входом силового выпрямителя 3, выходом подключенного к выходным выводам 4 и 5 через последовательно вклю.ченные в силовую шину силовой транзистор 6, первую обмотку 7 импульсного трансформатора 8 и DLC-фильтр 9, вторая обмотка 10 импульсного. трансформатора 8 соединена с базовой цепью управления силового транзистора 6, а третья обмотка 11 началом подключена к коллектору управляющего транзистора 12, а концом — к коллектору ком= мутирующего транзистора 13 и катоду демпфирующего диода 14, компаратор

15 напряжения инвертирующим входом через делитель напряжения на резисторах 16 и 17 соединен с выходными выводами 4 и 5 импульсного стабилизатора напряжения, а неинвертирующим входом подключен к выходам формирователя 18 пилообразного напряжения и источника 19 опорного напряжения.

Эмиттерный выход компаратора .15 через второй диод 20 подключен к коллектору управляющего транзистора

12, коллекторный выход компаратора

15 напряжения через второй резистор

21 соединен с входным выводом 1 импульсного стабилизатора напряжения и через цепь 22 сдвига уровня напряжения подключен к базе дополнительного транзистора 23, коллектор которого соединен с базой управляющего. транзистора 12 и через первый резистор 24 — с выходом вспомогательного выпрямителя 25, Между эмиттером коммутирующего транзистора 13 и эмиттером управляющего транзисто" ра 12 включен накопительный конденсатор 26. Эмиттер коммутирующего транзистора 13 через первый диод 27, а база через третий резистор 28 сомотки выходного трансформатора однотактного преобразователя, Последовательно с второй обмоткой

10 импульсного трансофрматора 8 включен диод 30, а выводы база — эмиттер силового транзистора 6 зашунтированы резистором 31.

Устройство работает следующим образом.

Импульсы напряжения с вторичной обмотки выходного трансформатора преобразователя (эпюра 32), поступающие на вход импульсного стабилизатора напряжения, заряжают накопительный конденсатор 26 (эпюра 33) . В момент времени t< происходит смена полярности питающего напряжения, поступающего на вход импульсного стабилизатора напряжения, при этом током разряда накопительного конденсатора 26 через

1резистор 28 и вторичную обмотку 1 и

2 выходного трансформатора преобразователя открывается коммутирующий транзистор 13 и начинается разряд накопительного конденсатора 26 на третью обмотку 11 импульсного трансформатора 8 через управляющий транзис тор 12, открывающийся током вспомогательного выпрямителя 25 через резистор 24. После окончания разряда накопительного конденсатора 26 в момент t происходит закрытие коммутирующего транзистора 13. Форма тока коллектора коммутирующего транзистора 13 приведена на эпюре 34. Под действием ЭДС самоиндукции, возникающей в обмотке 11 импульсного трансформатора 8 при закрытии коммутирующего транзистора 13, происходит открытие демпфирующего. диода 14, ток обмотки

11 замыкается через открытые управляющий транзистор 12 и демпфирующий диод 14, Напряжение на обмотке 11 ограничивается суммой напряжений открытого управляющего транзистора 12 и демпфирующего диода 14. Форма тока в обмотке 11 приведена на эпюре

1273898

35, форма напряжения на обмотке 11— на эпюре 36, На инвертирующий вход компаратора

15 напряжения подается часть выходно1 го напряжения импульсного стабилиза- 5 тора — эпюры 37 и 38, Напряжение на неинвертирующем входе компаратора 15 напряжения (эпюры 37 и 39) образуется в результате сложения постоянного напряжения источника 19 опорного напряжения с переменным пилообразным напряжением, вырабатываемым формирователем 18 пилообразного напряжения из входных прямоугольных импульсов.

В течение интервала времени выходной транзистор компаратора 15 напряжения находится в открытом состоянии, поэтому при поступлении на вход импульсного стабилизатора в момент ty очередного питающего импуль- 20 са компаратор 15 напряжения блокирует прохождение сигнала через резистор 21 на базу дополнительного тран— зистора 23 и состояние транзисторов

12 и 6 не изменяется. Цепь 22 сдвига уровня напряжения служит для компенсации падения напряжения на диоде

20 и переходе коллектор — эмиттер управляющего транзистора 12 ° Форма напряжения на коллекторном выходе 30 компаратора 15 напряжения приведена на эпюре 40, В момент времени t закрывается выходной транзистор компаратора 15 напряжения, открывается дополнительный транзистор 23 и закрывается уп равляющий транзистор 12. При этом ток намагничивания импульсного трансформатора 8, замыкавшийся ранее в контуре его третьей обмотки 11,тран- 40 сформируется в цепь второй обмотки

10 и вызывает открытие силового транзистора 6. Положительная обратная связь по току, осуществляемая через первую обмотку 7 импульсного транс- .45 форматора 8, обеспечивает питание силового транзистора 6 током базы, пропорциональным величине тока нагрузки импульсного стабилизатора напряжения. Силовой транзистор 6 оста- 50 ется в открытом состоянии в течение интервала t — t6 до окончания входного питающего импульса напряжения, Поскольку при закрытии управляющего транзистора 12 в момент t> про- 55 исходит устранение связи эмиттера выходного транзистора компаратора

15 напряжения с эмиттером дополнительного транзистора 23, состояние эТого транзистора в интервале не изменяется независимо от открытия выходного транзистора компаратора 15 напряжения, Это может быть при переходных процессах в случае скачкообразного изменения нагрузки. Таким образом устраняется возможность возникновения опасных напряжений на силовом транзисторе 6, В момент времени t происходит очередная смена полярности питающего напряжения, при этом снимается сигнал с базы дополнительного транзистора 23 и независимо от состояния компаратора 15 напряжения начинается форсированное перемагничивание сердечника импульсного трансформатора 8, который в течение пре дыдущего рабочего интервала t был намагничен током нагрузки, Диод

30 препятствует шунтированию второй обмотки 10 импульсного трансформатора 8 резистором 31 в режиме перемагничивания, что позволяет уменьшить потери энергии и ускорить перемагничивание.

На эпюре 41 приведена форма напряжения коллектор — эмиттер силового транзистора 6, на эпюре 42 — форма тока коллектора силового транзистора. .Из указанных эпюр видно, что закрытие силового транзистора 6 происходит при отсутствии напряжения на нем, что исключает динамические потери при закрывании силового транзистора 6.

Предлагаемый импульсный стабилизатор напряжения работает непосредственно от вторичной обмотки трансформатора преобразователя в многоканальном источнике питания и не требует включения входного фильтра, что позволяет уменьшить габариты, массу и повысить КПД устройства.c Ïðè этом решается задача исключения опасных перенапряжений на силовом транзисторе стабилизатора и снимается динамическая мощность при его закрытии, что повышает надежность работы,управление силовым транзистором через импульсный трансформатор, который питается через коммутирующий транзистор, позволяет повысить КПД и строить стабилизаторы как с низким, так и с высоким выходным напряжением, Форсированное перемагничивание импульсного трансформатора позволяет испольэовать импульсный стабилизатор в многоканальных источниках, постро1273898

Составитель В.Мосин

Техред А.Кравчук

Корректор А.Тяско

Редактор M.Дылын

Тираж 836 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д.4/5

Заказ 6476/45

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãoðîä, ул,Проектная,4 енных как на основе однотактного преобразователя, так и двухтактного стабилизированного преобразователя с ши.ротно-импульсной модуляцией.

5 Формула изобретения

Импульсный стабилизатор постоянного напряжения, содержащий силовой выпрямитель, входом соединенный с вход- 10 ными выводами для подключения источника импульсного напряжения, а выходом подключенный через последовательно включенные силовой транзистор,первую обмотку импульсного трансформато- 1 ра и 1И.С-фильтр с выходными выводами, вторая обмотка импульсного трансформатора связана с базовой цепью управления силового транзистора, а третья включена между коллекторами управляю- 20 щего и коммутирующего транзисторов, причем коллектор коммутирующего транзистора через демпфирующий диод соединен с эмиттером управляющего транзистора и общей шиной, компаратор ин- 25 вертирующим входом через делитель напряжения — с выходными выводами, а неинвертирующим входом — с формирователем пилообраз ного и источником опорного напряжений, выводы питания которых подключены к выходу вспомогательного выпрямителя, входом подключенного к входным выводам, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повыше- ния КПД, надежности и расширения функциональных возможностей, в него введен дополнительный транзистор, коллектор которого соединен с базой управляющего транзистора и через введенный первый резистор — с выходом вспомогательного выпрямителя, база — с коллекторвым входом компаратора, подключенного через введенный второй резистор к входному выводу питания, эмиттер и база коммутирующего транзистора подключены к входному выводу питания соответственно через введенные первый диод .и третий резистор, между эмиттером коммутирующего транзистора и общей

1 шиной включен введенный накопительный .конденсатор, а коллектор управляющего транзистора через введенный второй диод подключен к эмиттерному выходу компаратора.